如图所示,固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B。长度为L的导体棒ab,在与其垂直的水平外力作用下以速度v在导线框上向右匀速运动。在∆t时间内ab棒由原来位置运动到a´b´。导体棒ab始终与导线框形成闭合回路,回路的总电阻保持不变,大小为R,忽略摩擦阻力。请完成如下问题:
(1)请根据法拉第电磁感应定律求出ab棒产生的感应电动势E的大小;
(2)在∆t时间内ab棒中感应电流I的大小及方向;
(3)在∆t时间内外力做的功W。
高二物理解答题中等难度题
如图所示,固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中(磁场足够大),磁场的磁感应强度为B,点a、b是U形导线框上的两个端点.水平向右恒力F垂直作用在金属棒MN上,使金属棒MN以速度v向右做匀速运动.金属棒MN长度为L,恰好等于平行轨道间距,且始终与导线框接触良好,不计摩擦阻力,金属棒MN的电阻为R.已知导线ab的横截面积为S、单位体积内自由电子数为n,电子电量为e,电子定向移动的平均速率为vʹ.导线ab的电阻为R,忽略其余导线框的电阻.则,在△t时间内( )
A. 导线ab中自由电子从a向b移动
B. 金属棒MN中产生的焦耳热Q=FL
C. 导线ab受到的安培力大小F安=nSLevʹB
D. 通过导线ab横截面的电荷量为
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如图所示,固定于水平面的“”形导线框处于磁感应强度大小为B,方向竖直向下的匀强磁场中,导线框两平行导轨间距为d,左端接一电动势为E0,内阻不计的电源.一质量为m、电阻为R的导体棒MN垂直平行足够长导轨放置并接触良好,忽略摩擦阻力和导轨的电阻.闭合开关S,导体棒从静止开始运动,至达到最大速度运动的距离为
A. B. C. D.
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如图1所示,固定于水平面的U形导线框abcd处于竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,导线框两平行导轨间距为l,左端接一电阻R。一质量为m、电阻为r的导体棒MN垂直导线框放置。
(1)若导体棒沿导线框以速度v向右做匀速运动。请根据法拉第电磁感应定律E=,推导金属棒MN中的感应电动势E。
(2)若将导体棒与重物A用不可伸长的细线相连,细线绕过定滑轮,导体棒与滑轮之间的细线保持水平,如图2所示。静止释放重物,重物将通过细线拉动导体棒开始运动,运动过程中导体棒不会与定滑轮发生碰撞。若重物A的质量也为m,不计细线的质量以及一切摩擦。
i)在图3中定性画出导体棒MN的速度v随时间t变化的图象;
ii)当重物从静止开始下落,下落的高度为h时,重物的速度为v,此时导体棒的速度还没有达到稳定,在此过程中,求:
a. 电阻R上产生的焦耳热;
b. 导体棒的运动时间。
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如图1所示,固定于水平面的U形导线框abcd处于竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,导线框两平行导轨间距为l,左端接一电阻R。一质量为m、电阻为r的导体棒MN垂直导线框放置。
(1)若导体棒沿导线框以速度v向右做匀速运动。请根据法拉第电磁感应定律E=,推导金属棒MN中的感应电动势E。
(2)若将导体棒与重物A用不可伸长的细线相连,细线绕过定滑轮,导体棒与滑轮之间的细线保持水平,如图2所示。静止释放重物,重物将通过细线拉动导体棒开始运动,运动过程中导体棒不会与定滑轮发生碰撞。若重物A的质量也为m,不计细线的质量以及一切摩擦。
i)在图3中定性画出导体棒MN的速度v随时间t变化的图象;
ii)当重物从静止开始下落,下落的高度为h时,重物的速度为v,此时导体棒的速度还没有达到稳定,在此过程中,求:
a. 电阻R上产生的焦耳热;
b. 导体棒的运动时间。
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如图1所示,固定于水平面的U形导线框处于竖直向下、磁感应强度为B0的匀强磁场中,导线框两平行导轨间距为l,左端接一电动势为E0、内阻不计的电源.一质量为m、电阻为r的导体棒MN垂直导线框放置并接触良好.闭合开关S,导体棒从静止开始运动.忽略摩擦阻力和导线框的电阻,平行轨道足够长.请分析说明导体棒MN的运动情况,在图2中画出速度v随时间t变化的示意图;并推导证明导体棒达到的最大速度为
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如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨、固定在同一水平面上,两导轨间距,电阻,导轨上停放一质量、电阻的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向竖直向下,现用一外力沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表的示数随时间变化的关系如图()所示.
图() | 图() |
()试分析说明金属杆的运动情况.
()求第末外力的瞬时功率.
()若在第秒末撤去外力,从此时开始金属杆还能走多远.
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如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距,电阻,导轨上停放一质量、电阻的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向竖直向下,现用一外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(b)所示。
(1)试分析说明金属杆的运动情况;
(2)求第2s末外力F。
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如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距,电阻,导轨上停放一质量、电阻的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向竖直向下,现用一外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(b)所示。
(1)试分析说明金属杆的运动情况;
(2)求第2s末外力F的瞬时功率。
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如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距,电阻,导轨上停放一质量、电阻的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向竖直向下,现用一外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(b)所示。
(1)试分析说明金属杆的运动情况;
(2)求第2s末外力F的瞬时功率。
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如图所示,半径为l的金属圆环水平固定,处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中,金属棒OA可绕圆心O在圆环上转动。金属棒CD放在宽度也为l的足够长光滑平行金属导轨上,导轨倾角为θ,处于垂直导轨平面向下磁感应强度大小为B的匀强磁场中。用导线分别将金属圆环、金属棒OA的O端分别与两导轨连接,已知金属棒OA和CD的长度均为l、质量均为m、电阻均为r,其他电阻不计。重力加速度大小为g。
(1)将金属棒OA固定,使金属棒CD从静止开始下滑,求金属棒CD的最大速度;
(2)让金属棒OA匀速转动,使金属棒CD保持静止,求金属棒OA的转动方向及角速度。
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